DE2517973B1 - Lagerung fuer spindeln von spinnturbinen - Google Patents
Lagerung fuer spindeln von spinnturbinenInfo
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Description
Insbesondere im Hinblick auf lange Standzeiten bei sehr schnell rotierenden Spindeln wurde ein Antrieb
entwickelt, bei dem der Antriebsmotor ein Gleichstrommotor mit elektrischer Kommutierung ist, dessen
Statorwicklung mit Segmentwicklungen in einer Gehäusewand oder in einem Bauteil, das die Spindeln als
Einschubeinheiten aufnimmt, angeordnet ist und sich in der radial verlaufenden Wand des als Läufer ausgebildeten
Spinntopfs gegenüber dem Statorring mit Luftspalt einzelne Permanentmagnete befinden, die in Richtung
der Wellenachse magnetisiert sind. Dieser Antrieb ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
P 24 40 455.5 beschrieben und gezeigt.
Damit ist ein Einzelantrieb für schnellaufende Spindeln von Spinnturbinen geschaffen, der selbst bei
Drehzahlen über 100 000 Umdrehungen pro Minute geräuscharm arbeitet und hohe Standzeiten der
Spinnturbinen ermöglicht.
Der Antrieb arbeitet jedoch nur dann optimal, wenn der Luftspalt zwischen Rotor und Stator genau
eingehalten wird und die axialen Bewegungen zwischen Rotor und Stator >/io mm nicht überschreiten.
Aus der DT-OS 22 06 238 ist es bekannt, das dem Spinntopf abgewandte Lager einer horizontalen Spinnturbine
als Kalottenlager auszubilden. Vorrichtungen zur Lagerung horizontaler Spinnturbinen mit Wälzlagern
sind aus dem DT-Gbm 7127571 und aus der DT-OS 23 33 555 bekannt. Dort befinden sich das Lager
in Nähe des Spinntopfs und das dem Spinntopf abgewandte Lager in einer gemeinsamen Hülse, die
gegenüber der Welle in Nähe des Spinntopfs einen Dichtspalt bildet. Bei einem eng bemessenen Dichtspalt
würden radiale Bewegungen des dem Spinntopf
abgewandten Lagers dazu führen, daß die radialen Bewegungen durch die Hülse auf den Dichtspalt in
Spinntopfnähe übertragen werden, daß durch die Reibung der Energieverbrauch für den Antrieb des
Rotors erhöht wird und die Dichtung oder die Welle beschädigt werden. Bemißt man den Dichtspalt groß,
wie dies in der DT-OS 23 33 555 gezeigt ist, so können Schmierölleckverluste auftreten, die das Spinnergebnis
beeinflussen. Aus der DT-OS 23 33 555 und der US-PS 19 80 580 ist es bekannt. Wälzlager mit elastischen
Ringen in einem Gehäuse radial nachgiebig abzustützen.
Um den Leistungsverbrauch des o. a. Antriebs
möglichst gering zu halten, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine lecköldichte Lagerung für mit
hoher Drehzahl rotierende horizontale Spindeln zu schaffen, die geräuscharm und wartungsfrei ist und
darüber hinaus einen minimalen Energieverbrauch hat.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Lagerstellen von mit hoher Drehzahl rotierenden Spinnturbinen müssen ständig mit Öl geschmiert
werden. Dies bedingt ein schmiermittelgefülltes Gehäuse, wobei der Schmiermittelpegel unterhalb der Welle
bleibt, damit im Stillstand kein Öl ausfließt und im Lauf keine hohen Energieverluste durch Verwirbelung des
Öls auftreten. Es muß auch sichergestellt sein, daß aus dem Gehäuse kein Lecköl im Bereich des Spinntopfs
austreten kann, da hierdurch Verschmutzung des Garns entstehen würde. Sieht man nun am Gehäuse eine
Dichtung vor, so berührt bei zu enger Bemessung des Spalts zwischen Welle und Dichtung und radialer
Bewegung die Welle das Gehäuse und beschädigt die Dichtung. Bemißt man den Spalt weiter, so treten
Leckverluste auf und das Öl gelangt zum Antrieb und Spinntopf. Auch bei optimiertem Spalt ist ein Öinebenaustritt
kaum zu vermeiden. Erst der erfindungsgemäße Gedanke, Radiallager und Dichtung zu einem Bauteil
zusammenzufügen, wobei sich beide Teile aneinander zentrieren und diese gesamte Baueinheit mit Rundschnurringen
federnd im Gehäuse zu befestigen, konnte die vorgenannten Probleme überwinden. Es besteht nun
nicht mehr die Möglichkeit, daß die Welle an der Dichtung reibt, da diese ja die radialen Bewegungen des
Radiallagers mit ausführt. Hierdurch kann der Spalt der Dichtung eng bemessen werden.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Auch bei optimiertem
Spalt wird ab einer bestimmten Drehzahl durch die radiale Pumpwirkung zwischen Läufer und Stator
Ölnebel aus dem Gehäuse gepumpt, deshalb bildet das Gehäuse zwischen Dichtung und Spinntopf nach der
Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 einen die Spindel umgebenden Drosselspalt. Die Drosselstelle dient dazu,
den Unterdruck gering zu halten, so daß ein Ölaustritt aus der Dichtung vermieden wird. Nach der Ausgestaltung
gemäß Anspruch 3 dient die Anordnung der Spiralrillen auf der Stirnseite der Gewindepumpe dazu,
das durch einen Kanal eingetretene und zu einem ölnebel verwirbelte Öl entgegen der Fliehkraft dem
Radiallager zuzuführen. Die auf dem Mantel der Gewindepumpe befindlichen Spiralrillen pumpen das Öl
in Richtung auf das Radiallager und weg von der Viskodichtung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße
Spinnturbine,
COPY
Fig.2 eine prinzipielle Darstellung des Druckverlaufs
über die Spinnturbine.
F i g. 1 zeigt eine Spinnturbine 2, die für das Open-End-Spinnverfahren verwendet wird. Ein Spinntopf
4 ist hierbei mit einer Spindel 6 verbunden, die in einem Gehäuse 8 gelagert ist. Der Antrieb der
Spinnturbine 2 erfolgt mit einem Gleichstrommotor, der aus einem in der Aufnahmewandung 10 befindlichen
Statorring 12 und einem in der Rückseite 14 des Spinntopfs 4 befindlichen Rotor 16 besteht.
Die Spinnturbine 2 wird mit dem Gehäuse 8 in eine Bohrung 18 der Aufnahmewandung 10 eingeschoben
und mit federbelasteten Kugeln 20, die mit Ausnehmungen 22 im Gehäuse 8 korrespondieren, in ihrer Lage
ausgerichtet und fixiert. Am Ende 24 der Spindel 6 ist eine Kugel 26 durch Elektronenstrahl angeschweißt.
Diese Kugel weist Spiralrillen auf und läuft in einem Kalottenteil 28, das seinerseits in einem Topf 30
befestigt ist. Am Nantel des Topfes 30 sind O-Ringe 32 und 34 angeordnet. Der O-Ring 34 ist mit einem Ring 40
in seiner Lage fixiert; der O-Ring 32 sützt sich in der Ecke 38 ab.
Im Bereich des Topfes 30 ist auf der Spindel 6 eine Gewindepumpe 42 befestigt, die an ihrem Umfang 44
und an ihrer Stirnfläche 46 mit einer Rillenkonfiguration bemustert ist.
Im Bereich des vorderen Teils der Spindel 6 ist ein Radiallager 48 vorgesehen, das aus einer Büchse 50 mit
Bohrung 52 besteht. Die Büchse 50 weist an ihrem Umfang eine Zentrierfläche 54 auf, die in eine
Zentrierbohrung 56 eines Bauteils 58 eingepaßt ist. Eine Ausnehmung 60 des Bauteils 58 ist so gestaltet, daß ein
Ringspalt 62 gebildet ist, in dem eine Gewindepumpe 64, die auf der Spindel 6 sitzt, umläuft. Der Ringspalt 62
wird abgeschlossen durch eine Dichtung 66, die in ihrer Bohrung mit wendeiförmigen Nuten versehen ist. Die
Gewindepumpe 64 ist an der der Büchse 50 zugewandten Stirnseite 65 und an ihrer Mantelfläche 63 mit
Spiralrillen versehen, so daß durch eine Bohrung 68 zu ihr gelangendes Schmiermittel zum Radiallager 48
geführt wird.
Das Radiallager 48 und die Dichtung 66 bilden zusammengefügt ein Bauteil und sind mit O-Ringen 70,
72 in der Bohrung des Gehäuses 8 nachgiebig befestigt. Der O-Ring 70 lehnt sich gegen eine Büchse 74, die über
ein Rohrstück 76 mit der Büchse 40 in Verbindung steht, während sich der O-Ring 72 an der Ecke 78 des
Gehäuses abstützt.
Den Abschluß des Gehäuses gegenüber dem Spinntopf 4 bildet eine Drosselstelle 80, die die Spindel 6
scharfkantig umschließt. Im Betrieb ist das Gehäuse 8 mit einem Schmiermittel bis zu einem Pegelstand
unterhalb der umlaufenden Spindel 6 gefüllt. In seiner Wandung kann sich ferner eine Bohrung 82 befinden,
die über einen nicht gezeigten Ölabscheider mit einer ebenfalls nicht gezeigten Unterdruckquelle in Verbindung
stehen kann.
Fig.2 zeigt prinzipiell den Druckverlauf an den Stellen p\ bis p?, die in F i g. 1 eingezeichnet sind.
Beim Open-End-Spinnen herrscht verfahrensbedingt in der Umgebung des Spinntopfes 4 ein geringer
Unterdruck p\ und im Ringspalt zwischen Rotor 16 und Stator 12 ein erheblicher Unterdruck pi, der durch die
hohe Drehzahl der Rückseite 14 des Spinntopfes 4 bewirkt wird. Bei p$ bringt die Drossel 80 den Druck auf
ein höheres Niveau, wenngleich noch ein geringer Unterdruck herrscht, der versucht, Ölnebel von der
Gewindepumpe 64 durch die Dichtung 66 herauszusaugen. Die Förderwirkung der Dichtung 66 schafft jedoch
einen Druckaufbau, so daß im Bereich /74 der
Gewindepumpe 64 weder Überdruck noch Unterdruck herrscht. Bei ps und pe ist ein leichter Druckanstieg zu
verzeichnen, was für die Druckschmierung des Radiallagers 48 erforderlich ist. Je nachdem, ob die Bohrung 82
mit der Umgebung oder einer nicht gezeigten Unterdruckquelle in Verbindung steht, stellt sich bei pj
der Umgebungsdruck oder ein Unterdruck pj' ein.
Herrscht der Umgebungsdruck pr, so wird ein Luftstrom
bewirkt, der vom Spinntopf 4 kommend durch die Bohrung 82 austritt. Ein Unterdruck /J7' beeinflußt die
Höhe des Druckes an den Punkten pa bis p6; die Höhe
des Unterdruckes wird im Normalbetrieb so gewählt werden, daß bei p$ ein ausgeglichenes Druckverhältnis
herrscht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Lagerung für mit hoher Drehzahl rotierende, horizontale Spindeln von Spinnturbinen, bei der die
Rückseite des Spinntopfs als Rotor ausgebildet ist und einem Statorteil gegenüberliegt und der
Spinntopf mit einer Welle verbunden ist, deren sphärisches Ende in einem Spirairillenkalottenlager
und deren Schaft in einem Radiallager gelagert ist und beide Lager von einem schmiermittelgefüllten
Gehäuse umgeben sind, dadurch gekennzeichnet,
daß das Radiallager (48) und die dem Spinntopf (4) benachbarte, in ihrer Bohrung mit
wendeiförmigen Nuten versehene Dichtung (66) ein Bauteil bilden und aneinander zentriert sind und daß
dieses Bauteil gegen das Gehäuse (8) an zwei voneinander entfernten Stellen (70, 72) radial
nachgiebig abgestützt ist.
2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche eines auf dem Gehäuse
(8) sitzenden Bauteils (58) mit geringem Spalt parallel zur Rückseite (14) des Spinntopfs (4) verläuft
und im Bereich der Spindel (6) einen sich zum Spinntopf (4) hin zuspitzenden Drosselspalt (80)
bildet.
3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Radiallager (48) und Dichtung (66)
einen Ringspalt (62) bilden, in dem eine auf der Spindel (6) sitzende Gewindepumpe (64) umläuft, die
an ihrem Mantel (63) und der dem Radiallager (48) zugewandten Stirnseite (65) Spiralrillen aufweist.
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